室外欄桿生銹原因分析

時(shí)間：2024-12-27作者：優(yōu)爾鴻信檢測(cè)技術(shù)(深圳)有限公司瀏覽：235

背景：客戶海景房室外欄桿在使用2~3年后發(fā)生生銹，其迎風(fēng)面明顯生銹嚴(yán)重，甚至局部區(qū)域管材腐蝕形成孔洞。為此委托實(shí)驗(yàn)室對(duì)欄桿生銹試樣進(jìn)行檢測(cè)，分析生銹的原因，研討生銹機(jī)理，以便針對(duì)性改善。


1.樣品信息及分析方式

問(wèn)題描述：一般欄桿制作過(guò)程為：工廠備料及開料→工廠焊接制作→(現(xiàn)場(chǎng)放線、預(yù)埋件施工)→金屬基層噴砂防銹處理→底、面漆噴涂→包裝后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)→進(jìn)廠檢驗(yàn)→欄桿安裝→驗(yàn)收。



本欄桿失效背景說(shuō)明：欄桿素材為不同尺寸規(guī)格的鍍鋅方管，鐵質(zhì)鋼材符合Q275標(biāo)準(zhǔn)(GB 700-88)，刷漆制程中分為三層：環(huán)氧富鋅底漆+環(huán)氧中間漆+聚氨酯面漆，完成后干漆膜總厚度≥200 μm，安裝位置近海，常年受雨季及臺(tái)風(fēng)影響。委托樣品如圖1所示(嚴(yán)重生銹欄桿與輕微生銹欄桿)。

圖1    欄桿現(xiàn)場(chǎng)銹蝕形態(tài)及委托樣品形貌圖

測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試規(guī)范、設(shè)備信息、實(shí)驗(yàn)條件及測(cè)試環(huán)境：


2.分析數(shù)據(jù)

檢測(cè)結(jié)果


2.1 欄桿物性測(cè)試

2.1.1欄桿材質(zhì)化學(xué)成分
對(duì)欄桿管材的化學(xué)成分進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示，可見：
●根據(jù)GB700-88，欄桿鋼材的化學(xué)成分明顯不符合 Q 275規(guī)格，其成分符合Q 235 B，需要其力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)一步確定。


表1   成份測(cè)試結(jié)果(wt %)

2.1.2  欄桿油漆層膜厚測(cè)試

對(duì)欄桿正常位置油漆層膜厚進(jìn)行觀察及測(cè)量，結(jié)果如圖2及表2所示，可見：
●油漆層厚度基本均勻，膜層之間結(jié)合良好，膜層厚度總計(jì)212.2 μm，符合鋼制欄桿行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

圖2  油漆層形貌(100×)



表2   油漆層測(cè)試結(jié)果


2.1.3  欄桿百格測(cè)試

取生銹較輕欄桿目視表面油漆層質(zhì)量良好位置進(jìn)行百格測(cè)試，結(jié)果如圖3及表3所示，可見：
●邊長(zhǎng)為2 cm的方格中有3小格從管材表面脫落，依據(jù)ASTM D3359評(píng)級(jí)為3B級(jí)；
●基材表面成分主要為Zn，應(yīng)為其鍍鋅層；
●掉落油漆位置1表面有較多刮痕，同時(shí)存在小顆粒狀的異物，成分中含有腐蝕性元素S、Cl等，局部區(qū)域有油漆層殘留；
●管材表面顆粒狀異物、殘留清洗劑等，將會(huì)降低油漆層底漆與管材表面的附著力，造成百格測(cè)試中掉漆。



圖3  百格測(cè)試后試樣形貌圖及EDS分析位置


表3   EDS測(cè)試結(jié)果

2.2  試樣表面觀察

對(duì)欄桿表面形貌進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖4所示，可以發(fā)現(xiàn)：
●漆層的局部位置有這些特征：漆面正常、漆面鼓包、漆面鼓包生銹、漆層脫落+紅銹斑、鐵基材嚴(yán)重腐蝕穿孔。

圖4  欄桿表面形貌圖

2.3  試樣表面SEM +EDS分析

對(duì)欄桿不同特征位置（掉漆位置、僅鼓包位置、鼓包生銹位置）取樣，并進(jìn)行SEM +EDS分析，結(jié)果如圖5~6及表4所示，可以發(fā)現(xiàn)：
●掉漆位置油漆層幾乎脫落裸漏基材，周圍的油漆層嚴(yán)重開裂、破損，表面覆蓋其氧化物 Fe2O3，同時(shí)存在腐蝕性元素Cl；
●僅鼓包位置油漆層炸裂，表面整體光滑、完整，局部區(qū)域存在微量針孔；
●鼓包生銹位置油漆層龜裂，表面破碎，表面成分中含有鐵銹 Fe2O3與腐蝕性元素Cl。

圖5  試樣表面形貌



圖6   EDS成分分析位置（100×）


表4   EDS成分分析結(jié)果（wt %）

2.4  試樣切面SEM +EDS分析

對(duì)試樣（正常位置、僅鼓包位置、鼓包生銹位置）的切片進(jìn)行SEM + EDS分析，結(jié)果如圖7~8及表5~6所示，可見：
●油漆層與基材之間存在間隙會(huì)降低其附著力，造成百格測(cè)試不良；
●油漆層與管材（鍍鋅鋼管）結(jié)合面應(yīng)為Zn層，僅鼓包位置與鼓包生銹位置均未發(fā)現(xiàn)完整的Zn層，推斷管材表面在刷漆前就存在鐵銹。


表5   表面測(cè)試結(jié)果
圖7  試樣切片形貌


圖8  EDS成分分析位置（500×）


表6   EDS成分分析結(jié)果

2.5  管材鍍鋅層分析

管材上的鍍層將保護(hù)鐵基材生銹，若鍍鋅層不完整或鐵基材上有鐵銹，將對(duì)后續(xù)管材的防銹產(chǎn)生不良影響，對(duì)鍍鋅層進(jìn)行詳細(xì)觀察與分析，結(jié)果如圖9~10及表7所示：
●位置1鋅層較厚，~31.8 μm，局部區(qū)域Zn層破損、與基材分離；
●位置2鋅層厚薄不一，較薄處僅2.38 μm，Zn層也存在破損，與基體結(jié)合良好；
●位置3鋅層結(jié)果完整，厚度不均勻，鋅層下部存在異常區(qū)域深入基材~10 μm，成分中含有O、Fe、Zn，應(yīng)為含有Zn的鐵銹，此處鐵銹應(yīng)在鍍鋅之前就存在；
●通過(guò)對(duì)Zn層的觀察可以發(fā)現(xiàn)Zn層厚度不均勻，厚度范圍2.22~31.8 μm，結(jié)合僅鼓包位置與鼓包生銹位置僅發(fā)現(xiàn)Zn元素而無(wú)Zn層，可以判定鍍鋅管材質(zhì)量較差，這樣很難**鍍鋅管材在存儲(chǔ)中不會(huì)生銹。



圖9  管材鍍鋅層形貌圖























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• 詞條

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